浅谈锅炉\压力容器安装的焊接工艺规程(WPS)编制

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摘要：伴随着社会经济的高速发展，锅炉以及压力容器是我国工业生产之中相当重要的组成部分，它焊接工艺的质量如何，将会直接影响到工业生产活动顺利的进行。

关键词：锅炉；压力容器；焊接工艺

中图分类号：TH49 文献标识码：A

引言

在锅炉、压力容器这些产品的制造的过程之中，通常使用到焊接工艺文件（WPS）。在国内外焊接制造过程中，都要求企业应该做焊接工艺的评定来验证企业焊制，是否符合标准接头的最基本的能力。在一般情况下，焊接工艺评定是由企业的技术部门来编制的，可以依据产品的需求，依照相关的标准，比如说西方发达国家的 ASME 第Ⅸ篇;或者是我国的NB/T47014-2011这些标准来执行，依照标准的每种重要参数的改变，比如说的焊接方法;母材的类别;预热温度;热处理温度;焊接热输入超出规定的范围，都应该进行焊接工艺的评定试验。

一、WPS

WPS这是使用焊工或者焊机操作工序规范要求制造产品提供指导的书面文件。它们则是应该依照规范的规定来进行评定，或是规范允许的AWS的标准焊接工艺规程来直接指导焊接工作指令性的文件，任何的焊接工作只有按照的wps的规定条件来进行，如此才可以保证工程、产品的焊接质量。

前文所述都是施工所用的 WPS，它是直接指向产品施工而编制的，在这之中主要包含有所有焊接要素应该包含一定的宽容度。有两种 WPS则是特例，其中一种则是进行焊接工艺评定前编Preliminary Welding Procedure specification 简称是SWPS，属于认可试验计划中的内容，而另外的一种则是在焊接认可试验的焊接现场记录的 WPS，这个WPS的内容则是PQR 文件中的一部分，可以检验员或者监理审核的认可。

二、压力容器的重点

压力容器投入运行之前，必须经过设计、制造、检验、安装、运行监督以及维修这些诸多的环节，在这之中最为重要的环节则是设计一个实用的规范以及标准，则是根据我国标准化法来规定的，标准可以划分为国家、行业、地方和企业的标准。为了有效适应制造、设计和检验种种方面的发展压力容器的标准以及规范，应该定期对其进行审查以及修订。

三、焊接工艺的评定程序

通常来说完整的焊接工艺评定程序一般可以分为五个步骤：第一、提出工艺评定的项目，第二、编制工艺评定任务书以及焊接规程，第三、应该进行的工艺评定试验，第四、注意编写工艺评定的报告，第五、编制焊接规程来指导生产。

四、焊接工艺规程

1、 焊接工艺规程的根据

编制焊接工艺规程同时确保它的正确性这是焊接工程师的职责, 这样的要求应该同时也应该是完全可以做到的。允许使用压力容器建造的材料多达数百种,虽然它们的焊接难易程度不同, 甚至有的材料焊接性相当差, 但都有成熟的解决办法, 当然, 有些技术措施可能很复杂, 需要特殊装备才能实现。同样, 压力容器建造允许使用的焊接方法种类比较繁多, 其原理也各异, 所实现的不同方法所需设备也千差万别, 但是每一种方法都已经得到了相当广泛的使用。

2、 焊接工艺规程的编制

压力容器焊接工艺规程这是掌握了已知的有关知识基础之而编制出来的。所以，编制焊接工艺规程的正确途径则是在明确任务之后, 第一应该收集同时掌握同之有关的技术资料,在其之后开始编制焊接的工艺规程，基础知识掌握的充分、详细以及深入, 就越能保证编制的焊接工艺规程正确。不能在没有知识准备的情况之下来进行编制或者进行评定实验。

对于不同的材质应该进行不同的焊接工艺。比如说对于双相不锈钢UNS S31803焊条手工电弧焊( SMAW)的编制以及对焊接工艺评定之时，原始资料是制造压力容器的材料为 UNSS31803,其厚度是8 mm 以及10 mm。在资料的准备上应该依据ASME的材料标准SA- 240,UNS S31803是其中的一种ω( C)不大于0. 003% 、ω( Cr) = 22%、ω( Ni) = 5. 5% 、ω( Mo) = 3. 5% 并且含有少量N的双相不锈钢。依据焊接的手册、国内外期刊以及从外国几家钢铁公司可以得到的资料明白，双相不锈钢的组织是奥氏体以及铁素体,其理想的比例是50%,而实际的两相比例则在30% ~ 70% 都是合格的。这种钢强度较高,并且有很强的抗应力腐蚀以及点腐蚀的能力。其缺点则是长期在高温之下停留会发生脆化。奥氏体相或者大部分奥氏体相都是在随后冷却过程之中来铁素体相转变过来的。因为在焊接的过程之中具备非平衡的特点, 以上述转变过程则是不可能有效实现的。为了得到两相比例都符合要求的焊缝组织,可以从控制焊接热输入量、来调节焊接冷却速度和在适时提高焊接填充材料之中奥氏体形成元素Ni的含这两个方面来考虑。这种材料可使用的焊接方法主要有GTAW、GMAW 以及SAME。

在焊接的过程之中热输入量偏小, 在焊接之后冷却较快, 不能得到平衡的组织。其热输入量比较大, 高温停留的时间延长, 使其脆化。通过研究表明,UNS S31803双相钢其允许的热输入量的范围是5~25kJ/ cm,它不需要焊前预热以及做焊后热的处理。

UNSS31803的焊接材料已经被标准化。在欧美各国标准 AWSA5. 4之中, 其标准分类号是E2209-XX。

材料标准以及焊材标准之后总都没有关于双相不锈钢冲击韧性的具体数据。但是ASME 规范之中的第XIII 卷规定, 双相不锈钢则需要对其进行冲击韧性实验,其合格的标准是侧向膨胀量不应该小于0. 38mm。对于厚度不能超过 10mm,其最低设计温度不应该低于- 29。C的容器可以免做冲击实验。另外其他技术资料之中也较多的实验数据,比如说母材以及焊接接头热影响区和用 GTAW 或GMAW 焊接成的焊缝金属冲击功都应该在100 J之上,甚至还会达到200 J。

依据前文所提资料以及分析编制焊接工艺规程如下: SMAW, DCEP, 焊条应该选择E2209- 16( AWS A5. 4) , 规格 a4 mm。焊接电流120~160 A, 电弧电压 22~ 26 V, 焊接的速度是18~ 24 cm/ min。不预热以及不进行焊接之后的处理。

五、焊接工艺规程的要求

在锅炉以及压力容器安装的工程过程之中，焊接施工通常都会因为场地以及环境的限制，通常都会使用气体保护焊或者手工电弧焊，现场来焊接，应该保证它的焊接质量，焊接工艺规程应该下列项目提出相应的控制要求：

1、 焊接接头的控制

《锅炉安全技术监察规程》、《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定下列焊接接头的应具有经评定和各的焊接工艺规程支持。包括的主要内容有，锅炉以及压力容器将会受到压元件或者是压力管道它的对接焊接接头，其锅炉、压力容器受压元件之间或者将会受到压元件同承载非受压元件之间连接的要求全焊透的角接接头或者是T形接头；受压元件母材它表面堆焊以及补焊。

2、选择焊接材料选用

应该合理选择焊接材料使得焊接工艺与之相配合，其焊缝金属的力学性能不应该小于母材所规定的限值，安装单位应该准确把握焊接材料它的焊接性能，所使用的材料必须具备一定的试验基础。

3、控制工艺的参数

工艺的参数一般包括的内容有焊接电源种类以及极性的控制.焊条直径的选择以及焊接电流的控制。选择合适的焊接工艺参数，可以有效的提高焊接质量以及生产效率。焊接工艺参数在焊接之时,有效确保焊接质量进而选择的较多的物理量。

4、焊接环境控制

焊接环境对于焊接的质量有着直接的影响，当遇到极端环境之时，比如说当气体保护焊大于10m/s（气体保护焊则是2m/s),雨雪的环境以及焊接的温度小于零下20℃之时，应该采取有效的措施，如果措施不得当的话，那么应该禁止施焊。

六、结语

因为影响到焊接产品力学性能的工艺参数比较多，诸多的企业积累很多的焊接工艺评定的报告，虽然数据比较齐全，但是在查找上不方便，同时也比较容易丢失，怎样高效使用以及对焊接工艺评定报告进行管理，这就受到了国内外焊接工作者的高度重视，所以诸多的工作者结合先进的技术，经过了多年的研究以及分析来建立种种焊接工艺评定报告系统。我国目前也着手研究焊接工艺评定报告系统，设计比较符合我国企业实际情况的焊接工艺评定管理系统，这也可以有效提高工艺质量和效率，并且避免重复评定有效的手段。

参考文献

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[2]齐纪.浅谈锅炉压力容器压力管道安装监督检验[J]. 黑龙江科技信息,2013,(22)

[3]郭晶,李艳,史雪芬.焊接工艺规程编制、评定和应用中的若干问题[J].石油化工设备,2010,(4)